集成電路工藝之離子注入(已修改)
2025-05-14 18:30 本頁面
【正文】 電子科技大學(xué)中山學(xué)院 Chap 4 離子注入 ?核碰撞和電子碰撞 ?注入離子在無定形靶中的分布 ?注入損傷 ?熱退火 電子科技大學(xué)中山學(xué)院 離子注入 ?離子注入是一種將 帶電 的且 具有能量 的粒子注入襯底硅的過程， 注入能量 介于 1KeV到 1MeV之間， 注入深度 平均可達(dá) 10nm～ 10um。 離子劑量變動范圍 ，從用于閾值電壓調(diào)整的 1012/cm2到形成絕緣埋層的 1018/cm2。 ?相對于擴(kuò)散，它能更 準(zhǔn)確地控制雜質(zhì)摻雜、可重復(fù)性和較低的工藝溫度。 ?離子注入已成為 VLSI制程上最主要的摻雜技術(shù)。一般CMOS制程，大約需要 6~12個(gè)或更多的離子注入步驟。 電子科技大學(xué)中山學(xué)院 離子注入應(yīng)用 ?隔離工序中防止寄生溝道用的溝道截?cái)? ?調(diào)整閾值電壓用的溝道摻雜 ?CMOS阱的形成 ?淺結(jié)的制備 在特征尺寸日益減小的今日，離子注入已經(jīng)成為一種主流技術(shù)。 電子科技大學(xué)中山學(xué)院 使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，分出中性粒子流 中性束路徑 類似電視機(jī)，讓束流上下來回的對圓片掃描 離子注入系統(tǒng)的原理示意圖 電子科技大學(xué)中山學(xué)院 ?離子源 通過加熱分解氣體源如 BF3或 AsH3成為帶正電離子（ B＋ 或 As＋ ）。 ?加上約 40KeV左右的負(fù)電壓，引導(dǎo)這些帶正電離子移出離子源腔體并進(jìn)入 磁分析器 。 ?選擇磁分析器的磁場，使只有質(zhì)量 /電荷比符合要求的離子得以穿過而不被過濾掉。 ?被選出來的離子接著進(jìn)入 加速管 ，在管內(nèi)它們被電場加速到高能狀態(tài)。 離子注入系統(tǒng)原理 電子科技大學(xué)中山學(xué)院 ? 被摻雜的材料稱為 靶 。由加速管出來的離子先由靜電聚焦透鏡進(jìn)行聚焦，再進(jìn)行 x、 y兩個(gè)方向的掃描 ，然后通過 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 注入到靶上。 ? 掃描目的：把離子均勻注入到靶上。 ? 偏轉(zhuǎn)目的：使束流傳輸過程中產(chǎn)生的中性離子不能到達(dá)靶上。 ?注入機(jī)內(nèi)的壓力維持低于 10－ 4Pa以下，以使氣體分子散射降至最低。 離子注入系統(tǒng)原理 電子科技大學(xué)中山學(xué)院 離子注入的優(yōu)缺點(diǎn) ?優(yōu)點(diǎn)： ? 注入的離子 純度高 ? 可以精確控制摻雜原子數(shù)目，同一平面的摻雜均勻性得到保證，電學(xué)性能得到保證。 ? 溫度低 ：小于 400℃ 。低溫注入，避免高溫?cái)U(kuò)散所引起的熱缺陷；擴(kuò)散掩膜能夠有更多的選擇 ? 摻雜深度和摻雜濃度可控，得到不同的雜質(zhì)分布形式 ? 非平衡過程，雜質(zhì)含量不受固溶度限制 ? 橫向擴(kuò)散效應(yīng)比熱擴(kuò)散小得多 ? 離子通過硅表面的薄膜注入，防止污染。 ? 可以對化合物半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜 電子科技大學(xué)中山學(xué)院 離子注入的優(yōu)缺點(diǎn) ? 缺點(diǎn)： ? 產(chǎn)生的晶格損傷不易消除 ? 很難進(jìn)行很深或很淺的結(jié)的注入 ? 高劑量注入時(shí)產(chǎn)率低
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